不同電性的碲化鎘量子點(diǎn)對(duì)模擬細(xì)胞膜的作用及細(xì)胞內(nèi)在化過程研究.pdf

1、發(fā)光半導(dǎo)體納米晶，又稱量子點(diǎn)（Quantum dots，QDs）在過去幾十年中引起了人們廣泛的關(guān)注。量子點(diǎn)具有粒徑可控性、熒光量子產(chǎn)率高，光穩(wěn)定性優(yōu)越，熒光壽命長和生物相容性好等特性。這使得它們被廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)成像、藥物遞送、太陽能發(fā)電和電子工業(yè)等領(lǐng)域。隨著人類與量子點(diǎn)的接觸機(jī)會(huì)變得越來越多，量子點(diǎn)對(duì)人類健康和環(huán)境的潛在毒性也越來越受到人們的關(guān)注。生命體是由眾多細(xì)胞構(gòu)成的整體，而細(xì)胞膜是保衛(wèi)細(xì)胞的第一道屏障，它控制著胞內(nèi)外物質(zhì)的進(jìn)出

2、，為細(xì)胞內(nèi)各項(xiàng)生理活動(dòng)的進(jìn)行營造了相對(duì)穩(wěn)定的密閉環(huán)境。量子點(diǎn)與細(xì)胞膜的直接接觸可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞損傷。因此，研究細(xì)胞膜和量子點(diǎn)之間的相互作用對(duì)于理解量子點(diǎn)的細(xì)胞毒性以及隨后發(fā)生的細(xì)胞對(duì)量子點(diǎn)的攝取過程是非常重要的。
　　本論文中，我們選取了水溶性的CdTe量子點(diǎn)作為研究對(duì)象，探討了其對(duì)細(xì)胞膜的影響以及細(xì)胞內(nèi)在化過程。首先，為了排除活細(xì)胞一系列生理活動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，我們制備了大單層囊泡（giant unilamellar vesicle

3、s，GUVs）、小單層囊泡（small unilamellar vesicles，SUVs）、支持磷脂雙分子層(supported lipid bilayers，SLBs)和質(zhì)膜囊泡（giant plasma membrane vesicles，GPMVs）作為無內(nèi)吞能力的模擬細(xì)胞膜來研究氨基修飾和羧基修飾的CdTe量子點(diǎn)與細(xì)胞膜之間的相互作用過程，通過激光共聚焦顯微鏡觀察了暴露在CdTe量子點(diǎn)中的細(xì)胞膜形態(tài)變化;通過石英晶體微天平(Q

4、CM-D)實(shí)時(shí)監(jiān)測了量子點(diǎn)在細(xì)胞膜表面的吸附過程。其次，在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們培養(yǎng)了大鼠嗜堿性白血病細(xì)胞（RBL-2H3）來進(jìn)一步研究CdTe量子點(diǎn)在細(xì)胞膜上的細(xì)胞內(nèi)在化過程，并通過MTT和LDH實(shí)驗(yàn)檢測了染毒后的細(xì)胞活力，以評(píng)估CdTe量子點(diǎn)對(duì)活體細(xì)胞的毒性。我們的主要研究結(jié)果包括:
　　(1)通過無內(nèi)吞能力的模擬細(xì)胞膜實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，帶正電的氨基化CdTe量子點(diǎn)能夠粘附在帶負(fù)電的磷脂膜表面，帶負(fù)電的羧基化CdTe量子點(diǎn)能夠粘附

5、在帶正電的磷脂膜表面，而兩種量子點(diǎn)對(duì)帶同種電性的磷脂膜均無明顯影響;此外，氨基化CdTe量子點(diǎn)能夠粘附在帶負(fù)電的質(zhì)膜囊泡表面，而羧基化量子點(diǎn)不能，這表明量子點(diǎn)在模擬細(xì)胞膜上的吸附是由靜電作用力主導(dǎo)的。
　　(2)氨基化CdTe量子點(diǎn)能夠通過非內(nèi)吞作用機(jī)制穿過質(zhì)膜囊泡進(jìn)入其內(nèi)部，而羧基化CdTe量子點(diǎn)無此能力，這表明足夠多的CdTe量子點(diǎn)粘附在質(zhì)膜囊泡表面能夠引發(fā)其被動(dòng)穿過膜。
　　(3)通過活體細(xì)胞實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，CdTe量子

6、點(diǎn)在其粘附后不能積聚在活細(xì)胞膜上，它們將主要通過內(nèi)吞作用快速穿過細(xì)胞膜并進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。內(nèi)吞作用是將量子點(diǎn)內(nèi)在化到活細(xì)胞中的主要方式，這個(gè)過程是快速的，使得幾乎所有的量子點(diǎn)在細(xì)胞膜上積累之前被內(nèi)在化。而且，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與貼壁的RBL-2H3細(xì)胞相比，被胰酶消化后的懸浮RBL-2H3細(xì)胞能夠攝取更多的CdTe量子點(diǎn)。這說明細(xì)胞間質(zhì)蛋白被胰酶消化掉后，顆粒物更容易接近細(xì)胞，從而更易粘附在細(xì)胞膜上并被快速內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞。
　　(4) MTT和LD

7、H實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示氨基化量子點(diǎn)比羧基化量子點(diǎn)的細(xì)胞毒性高?？赡茉蛴袃牲c(diǎn):首先，靜電力作用促使帶正電的氨基化量子點(diǎn)靠近表面帶負(fù)電的細(xì)胞，并與細(xì)胞膜上大量存在的陽離子結(jié)合位點(diǎn)相結(jié)合，從而更容易被細(xì)胞攝取;其次，氨基化量子點(diǎn)在水中或者葡萄糖中的團(tuán)聚較羧基化量子點(diǎn)輕微，較小的粒徑使得其更容易進(jìn)入細(xì)胞并造成細(xì)胞損害。
　　以上研究結(jié)果為量子點(diǎn)在細(xì)胞膜上的粘附及其內(nèi)在化過程提供了更好的理論依據(jù)。此外，氨基化CdTe量子點(diǎn)的細(xì)胞毒性比羧基化CdT